CN105562841B - 一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头及磨削方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头及磨削方法，磨头包括安装座、第一支架、垫片、定位安装盖、连接轴、第一角接触球轴承、第一转子、第一隔圈、第一砂轮垫片、成型砂轮、第二砂轮垫片、第二隔圈、同步带轮、第二转子、第三隔圈、第二角接触球轴承、锁紧隔圈、锁紧螺母、第二支架和同步带，相对可靠和简单，成本较低，可以满足精密型减速器对内齿孔高精度的要求，能同时磨削一个整齿和两个半齿，极大地提高加工效率，磨头具有极佳的密封效果，大大提高使用寿命，便于更换成型砂轮，大大扩宽了其使用范围，使用简便，具有良好的应用前景。

Description

一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头及磨削方法

技术领域

本发明涉及机械磨削技术领域，具体涉及一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头及磨削方法。

背景技术

目前，均布内齿孔的针齿壳主要用于精密型减速器，针齿壳的内齿孔数目较多，而且，针对精密型减速器，对内齿孔中心分布圆的位置度以及各内齿孔之间的相位角度关系具有较高精度要求。为了保证上述的精度要求，现有的加工方法主要有：采用精密型减速器针齿壳磨削专用磨床进行加工，其对设备配置和精度要求均较高，但是，加工效率和产量却较低，造成综合成本较高。而且，现有的专用磨床磨头存在以下不足，（1）体积较大，难以磨削较小直径的内齿；（2）磨头形状为单个齿形，磨削效率较低；（3）密封效果差，磨削过程中切削液易进入轴承内，影响磨削精度；（4）结构复杂，拆装不易。

发明内容

本发明所解决的技术问题是克服现有的精密型减速器针齿壳磨削专用磨床，加工效率和产量却较低，综合成本较高以及磨头存在不足的问题。本发明的用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头及磨削方法，相对可靠和简单，成本较低，可以满足精密型减速器对内齿孔高精度的要求，能同时磨削一个整齿和两个半齿，极大地提高加工效率，磨头具有极佳的密封效果，大大提高使用寿命，便于更换成型砂轮，大大扩宽了其使用范围，使用简便，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头，其特征在于：包括安装座、第一支架、垫片、定位安装盖、连接轴、第一角接触球轴承、第一转子、第一隔圈、第一砂轮垫片、成型砂轮、第二砂轮垫片、第二隔圈、同步带轮、第二转子、第三隔圈、第二角接触球轴承、锁紧隔圈、锁紧螺母、第二支架和同步带，

所述第二支架、第一支架呈左、右对称设置在安装座的下方，所述第一支架、第二支架底部通过第一螺栓固定连接，

所述连接轴横穿第一支架的轴承安装孔、第二支架的轴承安装孔，所述连接轴的前端通过锁紧螺母固定在第二支架，所述连接轴后端通过定位安装盖固定在第一支架上，所述垫片设置在连接轴后端与定位安装盖之间，

所述连接轴从前到后依次套接有锁紧隔圈、第二角接触球轴承、第三隔圈、第二转子、同步带轮、第二隔圈、第二砂轮垫 片、成型砂轮、第一砂轮垫片、第一隔圈、第一转子、第一角接触球轴承，所述锁紧隔圈、第二角接触球轴承、第三隔圈、第二转子设置在连接轴的外壁与第二支架轴承安装孔的内壁之间，所述同步带轮、第二隔圈、第二砂轮垫片、成型砂轮、第一砂轮垫片、第一隔圈设置在第一支架、第二支架之间，所述第一转子、第一角接触球轴承设置在连接轴的外壁与第一支架轴承安装孔的内壁之间，所述同步带套设在同步带轮上，所述同步带轮通过同步带与磨削机床上电机上安装的同步带轮相连接，进行传动，所述同步带轮转动带动成型砂轮转动，实现磨削。

前述的一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头，其特征在于：所述第一支架、第二支架底部之间还设有第一定位台阶销，所述第一定位台阶销位于第一螺栓的上方。

前述的一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头，其特征在于：所述第一支架的上部通过第二定位台阶销与安装座相连接。

前述的一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头，其特征在于：所述第二支架的上部通过第二螺栓与安装座固定连接。

前述的一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头，其特征在于：所述锁紧隔圈的外壁还套接有一层油封圈，所述油封圈通过孔用卡簧固定在第二支架轴承安装孔的内壁、锁紧隔圈的外壁之间。

前述的一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头，其特征在于：所述第一转子、第二转子的外壁截面均为第一台阶形状，所述第一支架、第二支架轴承安装孔的内壁与第一转子、第二转子接触处的截面均为第二台阶形状，所述第一台阶形状、第二台阶形状相匹配卡合，所述第一支架、第二支架还设有螺纹注气孔，所述螺纹注气孔与第一台阶形状、第二台阶形状卡合处相联通，形成气封结构。

前述的一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头，其特征在于：所述成型砂轮包括完整齿形部和位于完整齿形部两侧对称设置的半齿形部，所述半齿形部与完整齿形部之间通过过渡曲线部相连接。

基于上述的用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头的磨削方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），将安装座安装到磨削机床上；

步骤（2），将同步带轮通过同步带与磨削机床上电机上安装的同步带轮相连接，实现传动；

步骤（3），将成型砂轮与针齿壳上待加工的内齿孔对应，实现同时磨削一个完整的齿形和两个半齿形，

步骤（4），完成一个完整的齿形和两个半齿形磨削，转向针齿壳上下一内齿孔磨削，直到完成针齿壳上所有内齿孔磨削。

前述的用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头的磨削方法，其特征在于：步骤（2）同步带轮的带轮齿数少于电机上同步带轮的带轮齿数，以便使成型砂轮获得大的磨削速度。

前述的用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头的磨削方法，其特征在于：步骤（4）在转向针齿壳上下一内齿孔磨削，需要更换成型砂轮时，包括以下步骤，

（1）松开第一螺栓、第二螺栓、锁紧螺母；

（2）依次取下套接在连接轴上的锁紧隔圈、第二角接触球轴承、第三隔圈、第二转子、同步带轮、第二隔圈、第二砂轮垫片、成型砂轮；

（3）更换成型砂轮，并将成型砂轮、第二砂轮垫片、第二隔圈、同步带轮、第二转子、第三隔圈、第二角接触球轴承、锁紧隔圈依次套接到连接轴上；

（4）通过第一定位台阶销、第二定位台阶销进行定位，拧紧第一螺栓、第二螺栓、锁紧螺母，完成成型砂轮的更换。

本发明的有益效果是：本发明的用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头及磨削方法，磨头及磨削方法相对可靠和简单，成本较低，可以满足精密型减速器对内齿孔高精度的要求，并具有以下优点：

（1）成型砂轮修形后的形状包括：一个完成的齿形、两条过渡曲线、两个半齿形，能同时磨削一个整齿和两个半齿，极大地提高加工效率；

（2）支架与转子之间构成台阶式密封，在磨削过程中，通过向支架的螺纹孔注入气体，实现气体密封，防止切屑液及杂质进入轴承内；连接轴与支架之间设有油封圈实现油封，由于同时采用气密封与油封进行密封，该磨头具有极佳的密封效果，大大提高使用寿命；

（3）连接轴尺寸小，安装紧凑，该磨头能在较小的空间中实现磨削，磨削不同齿形时，只要更换成型砂轮即可，大大扩宽了其使用范围；

（4）通过拧紧或松开锁紧螺母、螺栓，即可快速安装与拆卸磨头，并设有定位机构，便于更换成型砂轮，使用简便，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头的结构示意图。

图2是本发明的气封结构的结构示意图。

图3是本发明的成型砂轮的结构示意图。

附图中标记的含义如下：

1：安装座；2：第一支架；3：垫片；4：定位安装盖；5：连接轴；6：第一角接触球轴承；7：第一转子；8：第一隔圈；9：第一砂轮垫片；10：成型砂轮；1001：完整齿形部；1002：半齿形部；1003：过渡曲线部；11：第一定位台阶销；12：第一螺栓；13：第二砂轮垫片；14：第二隔圈；15：同步带轮；16：第二转子；17：第三隔圈；18：第二角接触球轴承；19：锁紧隔圈；20：锁紧螺母；21：油封圈；22：孔用卡簧；23：第二支架；24：同步带；25：第二螺栓25；26：第二定位台阶销；27：螺纹注气孔。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明的用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头，包括安装座1、第一支架2、垫片3、定位安装盖4、连接轴5、第一角接触球轴承6、第一转子7、第一隔圈8、第一砂轮垫片9、成型砂轮10、第二砂轮垫片13、第二隔圈14、同步带轮15、第二转子16、第三隔圈17、第二角接触球轴承18、锁紧隔圈19、锁紧螺母20、第二支架23和同步带24，

所述第二支架23、第一支架2呈左、右对称设置在安装座1的下方，所述第一支架2、第二支架23底部通过第一螺栓12固定连接，

所述连接轴5横穿第一支架2的轴承安装孔、第二支架23的轴承安装孔，所述连接轴5的前端通过锁紧螺母20固定在第二支架23，所述连接轴5后端通过定位安装盖4固定在第一支架2上，所述垫片3设置在连接轴5后端与定位安装盖4之间，

所述连接轴5从前到后依次套接有锁紧隔圈19、第二角接触球轴承18、第三隔圈17、第二转子16、同步带轮15、第二隔圈14、第二砂轮垫片13、成型砂轮10、第一砂轮垫片9、第一隔圈8、第一转子7、第一角接触球轴承6，所述锁紧隔圈19、第二角接触球轴承18、第三隔圈17、第二转子16设置在连接轴5的外壁与第二支架23轴承安装孔的内壁之间，所述同步带轮15、第二隔圈14、第二砂轮垫片13、成型砂轮10、第一砂轮垫片9、第一隔圈8设置在第一支架2、第二支架23之间，所述第一转子7、第一角接触球轴承6设置在连接轴5的外壁与第一支架2轴承安装孔的内壁之间，所述同步带24套设在同步带轮15上，所述同步带轮15通过同步带24与磨削机床上电机上安装的同步带轮相连接，进行传动，所述同步带轮15转动带动成型砂轮10转动，实现磨削。

所述第一支架2、第二支架23底部之间还设有第一定位台阶销11，所述第一定位台阶销11位于第一螺栓12的上方，所述第一支架2的上部通过第二定位台阶销26与安装座1相连接，所述第二支架23的上部通过第二螺栓25与安装座1固定连接。

所述锁紧隔圈19的外壁还套接有一层油封圈21，所述油封圈21通过孔用卡簧22固定在第二支架23轴承安装孔的内壁、锁紧隔圈19的外壁之间。

所述第一转子7、第二转子16的外壁截面均为第一台阶形状，所述第一支架2、第二支架23轴承安装孔的内壁与第一转子7、第二转子16接触处的截面均为第二台阶形状，所述第一台阶形状、第二台阶形状相匹配卡合，如图2所示，所述第一支架2、第二支架23还设有螺纹注气孔27，所述螺纹注气孔27与第一台阶形状、第二台阶形状卡合处相联通，形成气封结构。

本发明的精密磨削磨头，由于同时采用气密封与油封进行密封，该磨头具有极佳的密封效果，大大提高使用寿命。

如图3所示，所述成型砂轮10包括完整齿形部1001和位于完整齿形部1001两侧对称设置的半齿形部1002，所述半齿形部1002与完整齿形部1001之间通过过渡曲线部1003相连接，一个完成的齿形、两条过渡曲线、两个半齿形，能同时磨削一个整齿和两个半齿，极大地提高加工效率。

基于上述的用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头的磨削方法，包括以下步骤，

步骤（1），将安装座1安装到磨削机床上；

步骤（2），将同步带轮15通过同步带24与磨削机床上电机上安装的同步带轮相连接，实现传动，这里同步带轮15的带轮齿数少于电机上同步带轮的带轮齿数，以便使成型砂轮10获得大的磨削速度，进一步提高磨削效率；

步骤（3），将成型砂轮10与针齿壳上待加工的内齿孔对应，实现同时磨削一个完整的齿形和两个半齿形，

步骤（4），完成一个完整的齿形和两个半齿形磨削，转向针齿壳上下一内齿孔磨削，直到完成针齿壳上所有内齿孔磨削，这里在转向针齿壳上下一内齿孔磨削，需要更换成型砂轮10时，包括以下步骤，

（1）松开第一螺栓12、第二螺栓25、锁紧螺母20；

（2）依次取下套接在连接轴5上的锁紧隔圈19、第二角接触球轴承18、第三隔圈17、第二转子16、同步带轮15、第二隔圈14、第二砂轮垫片13、成型砂轮10；

（3）更换成型砂轮10，并将成型砂轮10、第二砂轮垫片13、第二隔圈14、同步带轮15、第二转子16、第三隔圈17、第二角接触球轴承18、锁紧隔圈19依次套接到连接轴5上；

（4）通过第一定位台阶销11、第二定位台阶销26进行定位，拧紧第一螺栓12、第二螺栓25、锁紧螺母20，完成成型砂轮10的更换。

本发明的用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头及磨削方法，能够用于磨削直径大于80mm，小于100mm的范围，已用于磨削一种含有内齿结构的零件。由于该零件内齿分布圆直径较小，内齿齿形精度要求高，常规的磨头难以实现精确地磨削，通过使用本发明的磨头，实现了零件的高效加工，经检测，磨削出的齿形，无论在尺寸精度、几何精度、表面粗糙度均达到要求。

综上所述，本发明的用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头及磨削方法，磨头及磨削方法相对可靠和简单，成本较低，可以满足精密型减速器对内齿孔高精度的要求，并具有以下优点：

（1）成型砂轮修形后的形状包括：一个完成的齿形、两条过渡曲线、两个半齿形，能同时磨削一个整齿和两个半齿，极大地提高加工效率；

（2）支架与转子之间构成台阶式密封，在磨削过程中，通过向支架的螺纹孔注入气体，实现气体密封，防止切屑液及杂质进入轴承内；连接轴与支架之间设有油封圈实现油封，由于同时采用气密封与油封进行密封，该磨头具有极佳的密封效果，大大提高使用寿命；

（3）连接轴尺寸小，安装紧凑，该磨头能在较小的空间中实现磨削，磨削不同齿形时，只要更换成型砂轮即可，大大扩宽了其使用范围；

（4）通过拧紧或松开锁紧螺母、螺栓，即可快速安装与拆卸磨头，并设有定位机构，便于更换成型砂轮，使用简便，具有良好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头，其特征在于：包括安装座（1）、第一支架（2）、垫片（3）、定位安装盖（4）、连接轴（5）、第一角接触球轴承（6）、第一转子（7）、第一隔圈（8）、第一砂轮垫片（9）、成型砂轮（10）、第二砂轮垫片（13）、第二隔圈（14）、同步带轮（15）、第二转子（16）、第三隔圈（17）、第二角接触球轴承（18）、锁紧隔圈（19）、锁紧螺母（20）、第二支架（23）和同步带（24），

所述第二支架（23）、第一支架（2）呈左、右对称设置在安装座（1）的下方，所述第一支架（2）、第二支架（23）底部通过第一螺栓（12）固定连接，

所述连接轴（5）横穿第一支架（2）的轴承安装孔、第二支架（23）的轴承安装孔，所述连接轴（5）的前端通过锁紧螺母（20）固定在第二支架（23），所述连接轴（5）后端通过定位安装盖（4）固定在第一支架（2）上，所述垫片（3）设置在连接轴（5）后端与定位安装盖（4）之间，

所述连接轴（5）从前到后依次套接有锁紧隔圈（19）、第二角接触球轴承（18）、第三隔圈（17）、第二转子（16）、同步带轮（15）、第二隔圈（14）、第二砂轮垫片（13）、成型砂轮（10）、第一砂轮垫片（9）、第一隔圈（8）、第一转子（7）、第一角接触球轴承（6），所述锁紧隔圈（19）、第二角接触球轴承（18）、第三隔圈（17）、第二转子（16）设置在连接轴（5）的外壁与第二支架（23）轴承安装孔的内壁之间，所述同步带轮（15）、第二隔圈（14）、第二砂轮垫片（13）、成型砂轮（10）、第一砂轮垫片（9）、第一隔圈（8）设置在第一支架（2）、第二支架（23）之间，所述第一转子（7）、第一角接触球轴承（6）设置在连接轴（5）的外壁与第一支架（2）轴承安装孔的内壁之间，所述同步带（24）套设在同步带轮（15）上，所述同步带轮（15）通过同步带（24）与磨削机床上电机上安装的同步带轮相连接，进行传动，所述同步带轮（15）转动带动成型砂轮（10）转动，实现磨削。

2.根据权利要求1所述的一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头，其特征在于：所述第一支架（2）、第二支架（23）底部之间还设有第一定位台阶销（11），所述第一定位台阶销（11）位于第一螺栓（12）的上方。

3.根据权利要求1所述的一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头，其特征在于：所述第一支架（2）的上部通过第二定位台阶销（26）与安装座（1）相连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头，其特征在于：所述第二支架（23）的上部通过第二螺栓（25）与安装座（1）固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头，其特征在于：所述锁紧隔圈（19）的外壁还套接有一层油封圈（21），所述油封圈（21）通过孔用卡簧（22）固定在第二支架（23）轴承安装孔的内壁、锁紧隔圈（19）的外壁之间。

6.根据权利要求1所述的一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头，其特征在于：所述第一转子（7）、第二转子（16）的外壁截面均为第一台阶形状，所述第一支架（2）、第二支架（23）轴承安装孔的内壁与第一转子（7）、第二转子（16）接触处的截面均为第二台阶形状，所述第一台阶形状、第二台阶形状相匹配卡合，所述第一支架（2）、第二支架（23）还设有螺纹注气孔（27），所述螺纹注气孔（27）与第一台阶形状、第二台阶形状卡合处相联通，形成气封结构。

7.根据权利要求1所述的一种用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头，其特征在于：所述成型砂轮（10）包括完整齿形部（1001）和位于完整齿形部（1001）两侧对称设置的半齿形部（1002），所述半齿形部（1002）与完整齿形部（1001）之间通过过渡曲线部（1003）相连接。

8.基于权利要求1所述的用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头的磨削方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），将安装座（1）安装到磨削机床上；

步骤（2），将同步带轮（15）通过同步带（24）与磨削机床上电机上安装的同步带轮相连接，实现传动；

步骤（3），将成型砂轮（10）与针齿壳上待加工的内齿孔对应，实现同时磨削一个完整的齿形和两个半齿形，

步骤（4），完成一个完整的齿形和两个半齿形磨削，转向针齿壳上下一内齿孔磨削，直到完成针齿壳上所有内齿孔磨削。

9.根据权利要求8所述的用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头的磨削方法，其特征在于：步骤（2）同步带轮（15）的带轮齿数少于电机上同步带轮的带轮齿数，以便使成型砂轮（10）获得大的磨削速度。

10.根据权利要求8所述的用于针齿壳内齿孔的精密磨削磨头的磨削方法，其特征在于：步骤（4）在转向针齿壳上下一内齿孔磨削，需要更换成型砂轮（10）时，包括以下步骤，

（1）松开第一螺栓（12）、第二螺栓（25）、锁紧螺母（20）；

（2）依次取下套接在连接轴（5）上的锁紧隔圈（19）、第二角接触球轴承（18）、第三隔圈（17）、第二转子（16）、同步带轮（15）、第二隔圈（14）、第二砂轮垫片（13）、成型砂轮（10）；

（3）更换成型砂轮（10），并将成型砂轮（10）、第二砂轮垫片（13）、第二隔圈（14）、同步带轮（15）、第二转子（16）、第三隔圈（17）、第二角接触球轴承（18）、锁紧隔圈（19）依次套接到连接轴（5）上；

（4）通过第一定位台阶销（11）、第二定位台阶销（26）进行定位，拧紧第一螺栓（12）、第二螺栓（25）、锁紧螺母（20），完成成型砂轮（10）的更换。